∫(r^2+r^4)·(r^2+4r^4)^0.5 dr
时间: 2023-11-13 08:17:42 浏览: 63
我们可以进行变量替换,令u = r^2 + 4r^4,那么du/dx = 8r^3 + 2r,dr = 1/(8r^3 + 2r) du。
将r^2 + r^4分解为 r^2(1 + r^2),代入原式,得到:
∫r^2(1 + r^2)·(r^2 + 4r^4)^0.5 dr
接下来,我们将(r^2 + 4r^4)^0.5替换为u的形式,得到:
∫r^2(1 + r^2)·u^0.5·(8r^3 + 2r)^-1 du
将分母中的8r^3 + 2r提取公因数,得到:
∫r^2(1 + r^2)·u^0.5·r^-1·(4r^2 + 1)^-1·(2r^2 + 1)^-1 du
将1 + r^2 替换为 (r^2 + 1)^2 - 2r^2,得到:
∫(r^2 + 1)·r^2·u^0.5·r^-1·(4r^2 + 1)^-1·(2r^2 + 1)^-1 du - 2∫r^2·u^0.5·r^-1·(4r^2 + 1)^-1·(2r^2 + 1)^-1 du
第一部分可以通过令v = 2r^2 + 1,得到:
∫(r^2 + 1)·u^0.5·(4r^2 + 1)^-1·v^-1 du
利用分部积分法,令:
f = (r^2 + 1)·u^0.5,df/dv = -(r^2 + 1)·u^0.5·v^-2
g = ln(v),dg/dv = v^-1
得到:
∫f·g' du = f·g - ∫f'·g du
代入f、f'、g,得到:
(r^2 + 1)·u^0.5·ln(2r^2 + 1) - 2∫(r^2 + 1)·u^0.5·r^-1·(8r^4 + 2r^2 + 1)^-1 du
第二部分可以通过令w = 8r^4 + 2r^2 + 1,得到:
∫r^2·u^0.5·(4r^2 + 1)^-1·w^-1 du
利用分部积分法,令:
f = r^2·u^0.5,df/dw = -r^2·u^0.5·w^-2·(16r^4 + 4r^2)
g = ln(w),dg/dw = w^-1
得到:
∫f·g' du = f·g - ∫f'·g du
代入f、f'、g,得到:
- 1/16·r^2·u^0.5·ln(8r^4 + 2r^2 + 1)
将u代入,得到最终结果:
(r^2 + 1)·(r^2 + 4r^4)^0.5·ln(2r^2 + 1) - 1/8·r^2·(r^2 + 4r^4)^0.5·ln(8r^4 + 2r^2 + 1) + C
其中,C为常数项。
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